水污染控制工程第15章答案

第十五章污水的厌氧生物处理

1．厌氧生物处理的基本原理是什么？

答：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物 (包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。

2、厌氧发酵分为哪个阶段？为什么厌氧生物处理有中温消化和高温消化之分？污水的厌氧生物处理有什么优势，又有哪些不足之处？

答：通常厌氧发酵分为三个阶段：

第一阶段为水解发酵阶段：复杂的有机物在厌氧菌胞外酶的作用下，首先被分解为简单的有机物。继而简单的有机物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化成乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等。第二阶段为产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌把第一阶段中产生的中间产物转化为乙酸和氢，并有二氧化碳生成。第三阶段为产甲烷阶段：产甲烷菌把第一阶段和第二阶阶段产生的乙酸、氢气和二氧化碳等转化为甲烷。

厌氧生物处理可以在中温（35℃一38℃）进行（称中温消化），也可在高温（52℃一55℃）进行（称高温消化）。因为在厌氧生物处理过程中需考虑到各项因素对产甲烷菌的影响，因为产甲烷菌在两个温度段（即35℃一38℃和52℃一55℃）时，活性最高，处理的效果最好。

厌氧生物处理优势在于：应用范围广，能耗低，负荷高，剩余污泥量少，其浓缩性、脱水性良好，处理及处置简单。另外，氮、磷营养需要量较少，污泥可以长期贮存，厌氧反应器可间歇性或季节性运转。其不足之处：厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；出水达不到要求，需进一步进行处理；处理系统操作控制因素较复杂；过程中产生的异味与气体对空气有一定影响。

3、影响厌氧生物处理的主要因素有哪些？提高厌氧处理的效能主要从哪些方面考虑？

答：影响厌氧生物处理的主要因素有如下：pH、温度、生物固体停留时间、搅拌和混合、营养与C/N比、氧化还原电位、有机负荷、厌氧活性污泥、有毒物质等。

提高厌氧生物处理的效能可考虑：1 .pH维持在6.8~7.2之间, 2.温度可以维持在中温（35℃一38℃），也可以是高温（52℃一55℃） 3.保持较长的生物固体停留时间 4.系统内避免进行连续的剧烈搅拌 5.碳:氮:磷控制为200-300:5:1为宜。 6.需控制有毒物质的浓度，以防止有毒物质影响微生物的生存而使效果降低。

4、试比较现有几种厌氧处理方法和构筑物的优缺点和适用条件。

答：几种厌氧处理方法和构筑物的优缺点和适用条件如下表：

5 试述UASB反应器的构造和高效运行的特点。

答：构造1) 进水配水系统：其功能主要有两个方面：①将废水均匀地分配到整个反应器的底部；②水力搅拌；一个有效的进水配水系统是保证UASB反应器高效运行的关键之一。

2) 反应区：反应区是UASB反应器中生化反应发生的主要场所，又分为污泥床区和污泥悬浮区，其中的污泥床区主要集中了大部分高活性的颗粒污泥，是有机物的主要降解场所；而污泥悬浮区则是絮状污泥集中的区域。

3) 三相分离器：三相分离器由沉淀区、回流缝和气封等组成；其主要功能有：①将气体(沼气)、固体(污泥)、和液体(出水)分开；②保证出水水质；③保证反应器内污泥量；④有利于污泥颗粒化。

4) 出水系统：出水系统的主要作用是将经过沉淀区后的出水均匀收集，并排出反应器。

5) 气室：气室也称集气罩，其主要作用是收集沼气。

6) 浮渣收集系统：浮渣收集系统的主要功能是清除沉淀区液面和气室液面的浮渣。

7) 排泥系统：排泥系统的主要功能是均匀地排除反应器内的剩余污泥。

特点：①污泥的颗粒化使反应器内的平均浓度50gVSS/l以上，污泥龄一

般为30天以上；

②反应器的水力停留时间相应较短；

③反应器具有很高的容积负荷；

④不仅适合于处理高、中浓度的有机工业废水，也适合于处理低

浓度的城市污水；

⑤UASB反应器集生物反应和沉淀分离于一体，结构紧凑；

⑥无需设置填料，节省了费用，提高了容积利用率；

⑦一般也无需设置搅拌设备，上升水流和沼气产生的上升气流起

到搅拌的作用；

⑧构造简单，操作运行方便。

6、某地区设计人口为80000人，人均日污水量为100L，污泥含水率为95％，试估算完全混合污泥消化池的有效容积。

解：设采用厌氧消化法，消化时间为0.5天，则V=Qt=80000*0.1*0.5=4000m3

第十六章污水的化学与物理化学处理

1、化学处理的对象主要是水中的哪类杂质？它与生物处理相比有什么特点（成本、运行管理、占地、污泥等）？

答：化学处理的对象主要是水中的无机的或有机的（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质。

与生物处理相比：成本较高；运行管理较容易，占地较小，污泥较难脱水处理。

2、化学处理所产生的污泥，与生物处理相比，在数量（质量及体积）上、最后处理、处置上有什么不同？

3、化学混凝法的原理和适用条件是什么？城镇污水的处理是否可以用化学混凝法，为什么？

答：原理：混凝是通过向废水中投加混凝剂(coagulant)，破坏胶体的稳定性，通过压缩双电层作用、吸附架桥作用及网捕作用使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集(aggregation)成较粗大的颗粒而沉降与水分离，使废水得到净化。

适用条件：废水中有细小悬浮颗粒和胶体微粒，这些颗粒用自然沉降法很难从水中分离出去。

城镇污水处理不适合用化学混凝法，因为要不断向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且脱水较困难。

4、化学混凝剂在投加时为什么必须立即与处理水充分混合、剧烈搅拌？

答：废水与混凝剂和助凝剂进行充分混合，是进行反应和混凝沉淀的前提。要立即与处理水充分混合、剧烈搅拌以创造良好的水解和聚合条件，使胶体脱稳并借颗粒的布朗运动和紊动水流进行凝聚。

5、化学沉淀法与化学混凝法在原理上有何不同？使用的药剂有何不同？

答：化学沉淀法是向废水中投加化学物质，使与废水中的一些离子发生反应，生成难溶的沉淀物而从水中析出，以达到降低水中溶解污染物的目的。而混凝法是通过混凝剂使小颗粒及胶体聚集成大颗粒而沉降，不一定有化学反应发生。

化学混凝法使用的药剂主要是混凝效果好；对人类健康无害；价廉易得；使用方便的无机盐类和有机高分子类混凝剂或助凝剂。而化学沉淀法主要是投加有氢氧根、硫化物、钡盐等能与废水中一些离子反应生成沉淀物的化学物质。